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La Gran Explosión

Por :Maritza Hernández,

Noel Cuevas y Cielo Martín

Centro Quark Net de Mayagüez, P.R.17 de junio de 2005

El origen del universo

La Gran Explosión es una Teoría Cosmológica ampliamente aceptada que concibe el origen de la expansión del universo debido a una explosión primitiva.

Sin embargo …

la realidad es que el inicio no fue exactamente una explosión…

Esta Teoría postula que el universo observable se origina desde un momento de expansión instantánea, hace aproximadamente 15 billones de años.  

Cuatro Eras del Universo

La Era de Inflación

La Era de Radiación

La Era de la Materia

La Era actual

En el principio . . .

La física actual desconoce lo que ocurrió en el tiempo desde el principio hasta 10-44 segundos.

Este tiempo se considera la Era desconocida

Tiempo de Planck

Todo lo que existía eran muchos campos que tenían energía y vibraban.

En el inicio las vibraciones correspondían a partículas de energía. Esa energía era la temperatura de Planck (1032 grados kelvin).

Temperatura de Planck

T=E/k

T= temperatura (K)

E= energía (J)

k = constante de Boltzman

(1.38066 x 10-23 J/K)

E= Mp c2

E= energía (J)

Mp = Masa de Planck (Kg) c= velocidad de la luz (m/s)

La constante de Boltzman relaciona la temperatura de un gas con la energía promedio de la partículas del gas.

Temperatura de Planck

• En los instantes luego del Big Bang, el Universo estaba extremadamente caliente y denso.

• Las fuerzas estaban unificadas y la materia no existía.

• La gravedad era cuántica

Por debajo de la Temperatura de Planck

Hasta ese momento las cuatro fuerzas fundamentales habían estado unidas. La primera en separarse fue la gravedad.

Se separa la fuerza de gravedad

Según la Teoría de la Gran Unificación:

Al bajar la temperatura a cerca de 1027 Kelvin el universo se enfrió y proporcionó las condiciones para un cambio de fase.

El campo de Higgs asociado a las interacciones fuertes empezó a transmitir energía a las partículas y éstas adquirieron masa.

Entre 10-44 segundos y 10-34 segundos el universo se expandía. Las interacciones de fuerza fuerte, débil y electromagnética seguían unidas. Las partículas W y Z no tenían masa.

Comportamiento de las interacciones de fuerza según se va enfriando el universo

A elevadas energías, la fuerza fuerte se debilita.

La electromagnética y la débil se hacen más poderosas.

Comienza la Inflación Lo más importante relacionado al cambio de fase es que

ocurrió una poderosa explosión acelerando la expansión del universo. Esto ocurrió en algún instante entre el tiempo 10-43 segundos y 10-12 segundos.

La inflación en el universo

actuó como si fuera una fuerza antigravitatoria.

Todo se separaba por un factor entre 1026 y 1080 en tan sólo 10-36 segundos.

.

Pero, igualmente, durante todo este tiempo, aparecieron espontáneamente partículas y antipartículas virtuales, que desaparecían al instante al aniquilarse unas a otras.

La Inflación

Período de Inflación

Y es en ese momento en que se separan las interacciones fuertes de las electrodébiles.

Cuando las interacciones de fuerza

se separaron, se desprendió una gran energía que se materializó en forma de partículas. De este modo, la separación de las fuerzas creó la primera materia.

Y es en ese momento en que se separan las interacciones fuertes de las electrodébiles.

Cuando las interacciones de fuerza

se separaron, se desprendió una gran energía que se materializó en forma de partículas. De este modo, la separación de las fuerzas creó la primera materia.

Al terminar el Período de Inflación

Al terminar este periodo de inflación cósmica, una oleada de energía permitió que partículas y antipartículas tuvieran una existencia independiente.

Fue prácticamente la

inflación cósmica la que

creó toda la estructura de

masa actual del universo.

Luego de la Inflación

Después de 10-36 segundos las partículas y las antipartículas, decayeron en partículas más estables como los leptones y los quarks. Ambos tipos de partículas decayeron de manera diferente.

Todo lo que encontramos en nuestro universo observable es materia.

¿Dónde está la antimateria?

Se piensa que las galaxias que se observan hoy día se formaron del impulso gravitacional de las pequeñas fluctuaciones en la densidad casi uniforme del universo joven.

Estas fluctuaciones dejaron huella en la radiación de fondo de cuerpo negro en forma de temperatura través de todo el cielo.

En 1965, dos físicos norteamericanos, Arno Penzias y Robert W. Wilson detectaron este ruido a través de antenas de radiotelescopios.

Se piensa que las galaxias que se observan hoy día se formaron del impulso gravitacional de las pequeñas fluctuaciones en la densidad casi uniforme del universo joven.

Estas fluctuaciones dejaron huella en la radiación de fondo de cuerpo negro en forma de temperatura través de todo el cielo.

En 1965, dos físicos norteamericanos, Arno Penzias y Robert W. Wilson detectaron este ruido a través de antenas de radiotelescopios.

Juego de Partículas

Elementales

Busca las instrucciones en: http://palmera.cnice.mecd.es/~fbarrada/aula/aula4.html